Centrali termoelettriche
Mappa concettuale
Le centrali termoelettriche trasformano l'energia chimica dei combustibili in elettricità. Scopri componenti, turbine e l'evoluzione verso fonti rinnovabili come idroelettrica e solare.
Riassunto
Schema
Principi di Funzionamento delle Centrali Termoelettriche
Le centrali termoelettriche sono impianti industriali progettati per convertire l'energia chimica contenuta nei combustibili in energia elettrica. Il processo inizia con la combustione del combustibile, che può essere fossile (carbone, petrolio, gas naturale) o biomassa, per produrre energia termica. Quest'ultima è utilizzata per generare vapore ad alta pressione e temperatura, che aziona le pale di una turbina a vapore. La rotazione della turbina trasferisce energia meccanica a un generatore, che la converte in energia elettrica. Il vapore, dopo aver ceduto energia alla turbina, viene raffreddato in un condensatore e riciclato nel ciclo. Nonostante l'efficienza energetica, le centrali termoelettriche hanno impatti ambientali, come le emissioni di gas serra e inquinanti atmosferici, e richiedono ampie aree per la loro installazione.Componenti Accessori delle Centrali Termoelettriche
Oltre ai componenti principali, le centrali termoelettriche includono sistemi ausiliari che migliorano l'efficienza e riducono l'impatto ambientale. Il condensatore è essenziale per condensare il vapore esausto e riciclarlo come acqua nel ciclo. I serbatoi di stoccaggio garantiscono la disponibilità del combustibile, mentre i sistemi di trattamento dei fumi, come precipitatori elettrostatici e filtri a maniche, riducono le emissioni di particolato e altri inquinanti. Le centrali a turbogas e a ciclo combinato rappresentano evoluzioni tecnologiche che utilizzano gas naturale o altri idrocarburi per produrre energia in modo più efficiente, sfruttando il calore residuo della combustione per generare ulteriore vapore e aumentare la produzione di energia elettrica.Le Turbine nelle Centrali Elettriche
Le turbine sono componenti chiave nelle centrali elettriche, responsabili della conversione dell'energia cinetica e termica dei fluidi in energia meccanica. Esistono vari tipi di turbine, come quelle a vapore, idrauliche, a gas e a vento, ciascuna ottimizzata per un particolare fluido motore. Una turbina a vapore è composta da un distributore, che dirige il vapore verso la girante, e da una serie di pale montate su un albero motore. La girante trasferisce energia meccanica all'albero, che è connesso a un generatore. Le turbine a vapore sono progettate con stadi di giranti di dimensioni crescenti per massimizzare l'espansione e l'utilizzo dell'energia del vapore.Generazione di Corrente Elettrica nelle Centrali
La generazione di corrente elettrica avviene attraverso dispositivi come dinamo e alternatore, che convertono l'energia meccanica in energia elettrica. Nelle centrali elettriche, l'alternatore è il più utilizzato per la sua capacità di produrre corrente alternata, preferita per la trasmissione su lunghe distanze. Un alternatore è composto da un rotore (induttore) che gira all'interno di uno statore (indotto), creando un campo magnetico variabile che induce corrente elettrica nelle bobine dello statore. Questo processo è più efficiente rispetto alla dinamo, poiché non richiede contatti striscianti come le spazzole, riducendo l'usura e la manutenzione.L'Energia Idroelettrica e le Centrali Idroelettriche
L'energia idroelettrica è una forma di energia rinnovabile ottenuta dallo sfruttamento del potenziale idrico. Le centrali idroelettriche si classificano in base alla loro configurazione e al metodo di sfruttamento dell'acqua: a salto d'acqua, a pompaggio, ad acqua fluente e mareomotrici. Le centrali a salto utilizzano il dislivello naturale per produrre energia, quelle a pompaggio ricorrono a due bacini a diversa quota per immagazzinare energia, quelle ad acqua fluente sfruttano il flusso costante dei fiumi, e quelle mareomotrici utilizzano le maree. Le turbine idrauliche, come le Francis, Kaplan e Pelton, sono progettate specificamente per le caratteristiche del sito e del flusso d'acqua.Energia Solare e Centrali Solari
L'energia solare è una risorsa inesauribile che può essere convertita in calore o energia elettrica. Gli impianti solari termici forniscono acqua calda per usi domestici e industriali. Le centrali solari, come quelle a torre o termodinamiche, concentrano il calore solare per riscaldare un fluido termovettore che, a sua volta, aziona una turbina collegata a un generatore di corrente. Le celle fotovoltaiche, invece, convertono direttamente l'energia solare in corrente elettrica attraverso l'effetto fotovoltaico. Queste celle possono essere assemblate in moduli o pannelli fotovoltaici, utilizzati sia in piccoli impianti domestici sia in grandi centrali fotovoltaiche per la produzione di energia su larga scala.
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Processo di produzione di energia
Combustione del combustibile
La combustione del combustibile è il primo passo del processo di produzione di energia nelle centrali termoelettriche
Generazione di vapore ad alta pressione e temperatura
Il vapore ad alta pressione e temperatura è prodotto dalla combustione del combustibile e utilizzato per azionare le pale di una turbina a vapore
Trasformazione dell'energia meccanica in energia elettrica
L'energia meccanica prodotta dalla rotazione della turbina viene trasferita a un generatore, che la converte in energia elettrica
Impatti ambientali e sistemi ausiliari
Emissioni di gas serra e inquinanti atmosferici
Le centrali termoelettriche hanno impatti ambientali come le emissioni di gas serra e inquinanti atmosferici
Sistemi ausiliari per migliorare l'efficienza e ridurre l'impatto ambientale
I sistemi ausiliari come il condensatore e i sistemi di trattamento dei fumi sono utilizzati per migliorare l'efficienza e ridurre l'impatto ambientale delle centrali termoelettriche
Evoluzioni tecnologiche
Centrali a turbogas e a ciclo combinato
Le centrali a turbogas e a ciclo combinato sono evoluzioni tecnologiche che utilizzano gas naturale o altri idrocarburi per produrre energia in modo più efficiente
Utilizzo del calore residuo della combustione
Le centrali a ciclo combinato sfruttano il calore residuo della combustione per generare ulteriore vapore e aumentare la produzione di energia elettrica
Componenti chiave delle centrali termoelettriche
Turbine
Le turbine sono componenti chiave delle centrali termoelettriche, responsabili della conversione dell'energia cinetica e termica dei fluidi in energia meccanica
Tipi di turbine
Esistono vari tipi di turbine, come quelle a vapore, idrauliche, a gas e a vento, ciascuna ottimizzata per un particolare fluido motore
Funzionamento di una turbina a vapore
Una turbina a vapore è composta da un distributore, che dirige il vapore verso la girante, e da una serie di pale montate su un albero motore, che trasferisce energia meccanica all'albero connesso a un generatore
Generazione di corrente elettrica
Dispositivi per la conversione dell'energia meccanica in energia elettrica
La generazione di corrente elettrica avviene attraverso dispositivi come dinamo e alternatore, che convertono l'energia meccanica in energia elettrica
Utilizzo dell'alternatore nelle centrali termoelettriche
Nelle centrali termoelettriche, l'alternatore è il dispositivo più utilizzato per la sua capacità di produrre corrente alternata, preferita per la trasmissione su lunghe distanze
Altre forme di energia
Energia idroelettrica
L'energia idroelettrica è una forma di energia rinnovabile ottenuta dallo sfruttamento del potenziale idrico
Tipi di centrali idroelettriche
Le centrali idroelettriche si classificano in base alla loro configurazione e al metodo di sfruttamento dell'acqua, come a salto d'acqua, a pompaggio, ad acqua fluente e mareomotrici
Utilizzo di turbine idrauliche
Le turbine idrauliche, come le Francis, Kaplan e Pelton, sono progettate specificamente per le caratteristiche del sito e del flusso d'acqua nelle centrali idroelettriche
Energia solare
L'energia solare è una risorsa inesauribile che può essere convertita in calore o energia elettrica
Utilizzo di celle fotovoltaiche
Le celle fotovoltaiche convertono direttamente l'energia solare in corrente elettrica attraverso l'effetto fotovoltaico, utilizzate sia in piccoli impianti domestici sia in grandi centrali fotovoltaiche per la produzione di energia su larga scala
Centrali termoelettriche
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00
Il processo nelle centrali inizia con la ______ del combustibile, che può essere ______ o ______.
combustione
fossile
biomassa
01
Dopo aver mosso le pale della turbina, il vapore viene ______ in un ______ e poi riutilizzato.
raffreddato
condensatore
02
Funzione del condensatore
Condensa vapore esausto in acqua, riciclo nel ciclo termico.
